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Drehmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine mit einer durch einen Antrieb
in Drehung versetzbaren Aufnahmevorrichtung für das zu bearbeitende Werkstück, wobei
die Aufnahmevorrichtung radial verschiebbare Spannelemente enthält.
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Bei der rotatorischen Bearbeitung von Werkstücken wird das Werkstück
in einem Spannfutter, einer Planscheibe oder ähnlichen Hilfsmitteln eingespannt,
wobei das Spannfutter Spannbacken enthält, die simultan radial verstellbar sind,
während bei Planscheiben die Spannbacken radial individuell verstellt werden können,
so daß auch nicht rotationssymmetrische Werkstücke eingespannt werden können.
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Bei Schwerdrehmaschinen besitzt die Werkstückaufnahmevorrichtung
beträchtliche Abmessungen, und es besteht dort das Problem, daß sowohl große Werkstücke
als auch kleine Werkstücke bearbeitet werden müssen.
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Bei großen Werkstücken befinden sich die Spannelemente auf einem
verhältnismäßig großen Radius, so daß hier die F#liehkraft zu berücksichtigen ist.
Wenn die Spannelemente auf das Werkstück von innen nach außen wirken, ergibt sich
kein Problem, weil die Fliehkraft dann die Spannkraft unterstützt. Wenn jedoch die
Spannelemente auf das Werkstück radial nach innen wirken, wirkt die Fliehkraft der
Spannkraft entgegen und verringert dadurch die Spannkraft. Hierbei kann die Spannkraft
durch die Fliehkraft aufgehoben werden, so daß eine Freigabe des Werkstücks mit
den daraus resultierenden Gefährdungen von Umgebung und Bedienungspersonal eintreten
kann.
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Um eine solche Gefährdung zu vermeiden, hat man bisher bei großen
Maschinen dafür Sorge getragen, daß für eine Aufnahmevorrichtung
mit
vorgegebenem Durchmesser eine bestimmte Maximaldrehzahl nicht überschritten werden
kann. Bei einer solchen Drehzahlbegrenzung treten zwar keine Probleme bei der Bearbeitung
von großen Werkstücken auf, jedoch lassen sich dann kleinere Werkstücke durch die
Drehzahlbegrenzung des großen Spannmittels oft nicht optimal und damit wirtschaftlich
bearbeiten. Als Ausweg ist es bekannt, die Werkstückaufnahmevorrichtung auszuwechseln
und beispielsweise eine Aufnahmevorrichtung mit großem Durchmesser gegen eine solche
mit kleinerem Durchmesser auszutauschen. Dies bedingt höhere Grundinvestitionen
durch die unterschiedlichen Aufnahmevorrichtungen und gewisse Nebenzeiten, wobei
noch erschwerend hinzu kommt, daß bei großen Leistungen und Drehmomenten Antriebe
verwendet werden, die durch einen Zahnkranz an der Aufnahmevorrichtung direkt die
Einleitung dieser großen Kräfte erfordern. Dann ist aber das Wechseln der Aufnahmevorrichtung
erschwert oder sogar unmöglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß sowohl große als auch kleine Werkstücke ohne Gefährdung
der Umwelt und auch ohne Wechsel der Werkstückaufnahmevorrichtung bearbeit werden
können.
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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
längs des Verschiebeweges wenigstens eines der Spannelemente eine Steuervorrichtung
angeordnet ist, die in Abhängigkeit von der radialen Stellung der Spannelemente
die Drehzahl der Aufnahmevorrichtung begrenzt.
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Durch die Erfindung wird somit erreicht, daß automatisch immer dann,
wenn eines oder mehrere der Spannelemente sich auf einem zu großen Außendurchmesser
befinden, die Maschine bei Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl entweder abgeschaltet
oder auf dieser Drehzahl gehalten wird, so daß eine Gefährdung nicht eintreten kann.
Im Bedarfsfall können dann die für die Bearbeitung
erforderlichen
Parameter, z. B. die Vorschubgeschwindigkeit, so verändert werden, daß auch bei
der begrenzten Drehzahl noch optimale Arbeitsbedingungen eingehalten werden können.
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In Ausgestaltung der Erfindung besteht die Steuervorrichtung aus
einem mit der Aufnahmevorrichtung umlaufenden Geber und einem damit zusammenwirkenden
ortsfesten Sensor.
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Der Geber besteht dabei vorzugsweise aus einem in der Aufnahmevorrichtung
durch das Spannelement verschiebbaren Element, und der Sensor aus einem auf die
Verschiebung des Elements ansprechenden Schalter.
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Dabei kann das Element aus einem in Achsrichtung der Aufnahmevorrichtung
verschiebbaren Stift bestehen, was dann zweckmäßig ist, wenn die Aufnahmevorrichtung
eine freie Rückwand besitzt, während in den Fällen, in denen ein Zahnkranz unmittelbar
auf die Aufnahmevorrichtung einwirkt, das Element vorzugsweise aus einem schwenkbaren
Hebel besteht, der auf einen in radialer Richtung angeordneten Schalter einwirkt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 eine Aufnahmevorrichtung
im Schnitt, bei dem der Sensor auf der Rückseite der Aufnahmevorrichtung angeordnet
ist, Fig. 2 eine Aufnahmevorrichtung mit Zahnkranz auf der Rückseite und einem aus
einem schwenkbaren Hebel bestehenden Geber, Fig. 3 die Aufnahmevorrichtung in Vorderansicht,
und
Fig. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Zusammenwirkens
von Geber und Sensor bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3.
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In Fig. 1 wird über einen Spindelkasten 1 eine Antriebswelle 2 angetrieben,
auf der eine Werkstückaufnahmevorrichtung 3 angebracht ist, die radial verschiebbare
Spannelemente 4 in Form von Spannbacken enthält, wobei die Aufnahmevorrichtung 3
als normales Spannfutter ausgebildet sein kann, bei dem die Spannbacken 4 simultan
und zentralzymmetrisch radial bewegbar sind, jedoch kann die Aufnahmevorrichtung
3 auch als Planscheibe ausgebildet sein, bei der jedes der Spannfutter 4 individuell
radial verstellbar ist.
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Im radialen Verschiebeweg wenigstens einer der Spannbacken 4 ist
ein Geber 5 angeordnet, der aus einem in Achsrichtung der Aufnahmevorrichtung 3
verschiebbaren Stift 7 besteht, der durch eine Feder 8 über die Oberfläche der Aufnahmevorrichtung
3 herausragt, wobei die Ruhestellung durch eine Anschlagplatte 9 begrenzt wird.
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Wenn die Spannbacke 4 aufgrund der Abmessungen des zu bearbeitenden
Werkstückes über den Stift 7 hinaus nach außen bewegt werden muß, ist dies nur möglich,
indem der Stift 7 einwärts gedrückt wird. Dies kann manuell erfolgen, jedoch kann
als Stift auch ein vorn angespitzter Stift 7 verwendet werden, der automatisch bei
der radialen Auswärtsbewegung der Spannbacke 4 gegen die Kraft der Feder 8 nach
innen bewegt wird.
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Durch diese Bewegung nach innen kommt der Stift 7 so nahe an einen
Sensor, daß dieser anspricht, wenn nach Anlaufen der Aufnahmevorrichtung der Stift
7 am Sensor 6 vorbeiläuft. Der Sensor 6 kann aus einem auf die Nähe des Stiftes
7 ansprechenden Schalter bestehen, durch den zweierlei bewirkt werden kann, nämlich
entweder eine Abschaltung des Antriebs bei Erreichen einer begrenzten Drehzahl der
Aufnahmevorrichtung oder eine Einstellung
des Antriebs auf die begrenzte
Drehzahl. Zweckmäßiger ist es, eine Abschaltung zu bewirken, weil dann die Bedienungsperson
merkt, daß die eingestellte Drehzahl zu hoch war und nun die übrigen Parameter so
verändert werden können, daß bei der zulässigen Drehzahl eine optimale Zerspanung
erfolgt.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Sensor
6 an der Rückseite der Aufnahmevorrichtung 3 angeordnet werden, und im unteren Teil
von Fig. 1 ist die neutrale Situation dargestellt, während im oberen Teil von Fig.
1 der Stift 7 durch die ausgefahrere Spannbacke 4 in die Position verschoben worden
ist, in der der Sensor 6 anspricht.
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Dies ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 nicht möglich,
weil dort die Aufnahmevorrichtung 3 auf ihrer Rückseite mit einem Zahnkranz 12 versehen
ist, in den die Antriebsenergie über ein Zahnrad 13 eingeleitet wird.
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Hier ist auf der Vorderseite der Aufnahmevorrichtung 3 im äußeren
Umfang wenigstens im Weg einer Spannbacke 4 eine Ausnehmung 16 vorgesehen, in der
ein um eine Achse 14 schwenkbarer Hebel 10 gelagert ist, dessen eines Ende durch
eine Feder 11 im Normalzustand nach außen in die Verschiebebahn der Spannbac#ke
4 ragt. Der Sensor 6 ist hier am Umfang angeordnet, und wiederum zeigt der untere
Teil von Fig. 2 die unwirksame Lage# des Hebels 10 bei nicht nach außen ausgefahrener
Spannbacke 4, während im oberen Teil von Fig. 2 der Zustand dargestellt ist, bei
dem die Spannbacke 4 nach außen gefahren worden ist und den Hebel 10 gegen die Kraft
der Feder 11 einwärts geschwenkt hat. Der Sensor 6, der an einem Bügel 15 im Bereich
der Ausnehmung 16 angeordnet ist, stellt bei der in Fig. 2 oben dargestellten Lage
des Hebels 10 bei der zugehörigen Ausnehmung 16 eine Unterbrechung fest und schaltet,
während bei der in Fig. 2 unten dargestellten Situation die Ausnehmung 16 durch
die Lage des Hebels 10 überbrückt ist und dadurch ein kontinuierlicher Zustand erzeugt
wird, bei dem kein Schaltvorgang ausgelöst wird.
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Fig. 3 zeigt schematisch oben und links die Lage der Spannbacken
4 entsprechend Fig. 1 und unten und rechts die Lage der Spannbacken entsprechend
dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2.
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In Fig. 4 ist nochmals veranschaulicht, daß gemäß Fig. 2 bei der
oberen Stellung A des Hebels 10 eine Unterbrechung signalisiert wird, die einen
Schaltvorgang auslöst, während in der Stellung B am unteren Ende von Fig. 2 die
Ausnehmung 16 durch den Hebel 10 überbrückt ist und damit kein Schaltvorgang ausgelöst
wird.
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Die Erfindung wurde vorangehend in Verbindung mit Ausführungsbeispielen
beschrieben, bei denen nur einer Spannbacke eine Steuervorrichtung zugeordnet ist.
Natürlich kann eine solche Steuervorrichtung auch jeder Spannbacke zugeordnet werden,
und es wäre auch möglich, auf dem radialen Verschiebeweg einer oder jeder Spannbacke
mehrere solcher Steuervorrichtungen vorzusehen, so daß eine gestaffelte Geschwindigkeitsbegrenzung
oder Antriebsabschaltung bei mehreren unterschiedlichen radialen Positionen der
Spannbacken möglich ist.